DE694687C - Verfahren zum Nachweis und zur Bestimmung von Fremdstoffen in Gasen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Nachweis und zur Bestimmung von Fremdstoffen in Gasen Zu9 Untersuchung der elektrischen Eigenschaften von gasförmigen Medien, d. h. Gasen oder Dämpfen, die durch in ihnen vorhan dene Elektrizitätsträger bedingt sind, hat man die Medien durch einen Kondensator geleitet und die Entladung des Kondensators gemessen, die hierbei stattfindet. Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Lösung des gleichen Problems besteht darin, in den Strom des gasförmigen Mediums einen Ladungsfänger zu bringen, etwa in Gestalt eines Wattefilters, und die Aufladung zu messen, die der Ladungsfänger dadurch erfährt, daß das Medium seine Ladung an ihn abgibt, Schließlich hat man schon die Messung spezifischer Ionisierung verschiedener Stoffe etwa durch ein Radiumpräparat für Untersuchungszwecke und insbesondere zur Bestimmung von Fremdstoffen in Gasen benutzt. Bei den bekannten Anordnungen der letzteren Art war die radioaktive Substanz auf einer von zwei Elektroden angebracht. Der zu untersuchende Gasstrom wurde zwischen denElektroden hindur chgeieitet und der im Stromkreis der elektroden infolge der im Gas strom vorhandenen Elektrizitätsträger fließende elektrische Strom gemessen. Die bekannten Verfahren haben nur eine sehr geringe Empfindlichkeit. Insbesondere ist nur clcum, n enn man radioaktive Stoffe wie Emanation enthaltendes Gas durch einen Kondensator leitet, die KoEIldensatormeßanordnung empfindlich, was darauf zurückzuführen ist, daß das radioaktive Gas eben durch seine radioaktiven Eigenschaften stark ionisiert ist bzw. stark ionisiert wird. Das Problem, mit großer Empfindlichkeit und Genaeigkeit die Bestinunung von Fremdstoffen in gasförmigen Medien, die nicht radioaktiv sind, vorzunehmen, soll nach der Erfindungsidee in der Weise gelöst werden, daß man vor der eigentlichen Meßkammer den Gasstrom und hauptsächlich die nachzuweisenden Bestandteile mittels einer Beladungsvorrichtung elektrisch belädt und in an sich bekannter Weise an die Elektroden eine so hohe Spannung anlegt, daß die Zählung der Elektrizitätsträger durch Stoßionisation, etwa wie bei einem Geigerschen Zählrohr oder Spitzenzähler, möglich ist. Die Spannung liegt knapp unterhalb der Grenze, an der eine selbständigeEntladung einsetzt, und deren Stromkreis ist derart beschaffen, daß die Entladung spontan wieder aussetzt, wenn nach einer vorübergebenden örtlichen Erhöhung der Feldstärke durch einen in das Feld gebrachten Ladungsträger durch Ableiten seiner Ladung die Feldstärke wieder herabgesetzt wird. Derartige Entladungseinrichtungen nach Art eines Geiger-Müllerschen Zählrohres werden im allgemeinden zu Untersuchungen von außerhalb der Meßkammer befindlichen Strahlungsquellen benutzt, die eine Ionisatiom in der Meßkammer bzw. im Zählrohr hervorrufen. Gegenüber den bekannten Verfahren, bei denen die Ionisation in der Meßkammer erfolgt, wird bei den Verfahren nach der Erfindung, bei welchem Idie Ionisation bzw. Beladung des Gasstroimes vor seinem Eintritt in die Meßkammer erfolgt, der Vorteil einer besseren Durchführbarkeit einer vollständigen Beladung unter Erfassung möglichst aller Teilchen erreicht. Das zu untersuchende Medium wird während der Messung durch die Kammer hindurchgeleitet. Zu diesem Zweck ist die Entladungskammer mit einer Gaseintritts-und seiner Gasaustrittsöffnung versehen und so ausgebildet, daß in ihr eine möglichst laminare Strömung stattfindet.
• In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Kammer I, 2, 3 gemäß Fig. 1 ist nach Art eines Geiger-Müllerschen Zählrohres ausgebildet, unterscheidet sich jedoch von einem solchen dadurch, daß sie eine Gaseintrittsöffnung I und eine Gasaustrittsöffnung 2 aufweist. Die Elektrolde 3 hat die Gestalt eines Zylinders une träft im Innern als Gegenelektrode einen dünnen. Draht. Diese Drahtelektrode ist mit einer halbisolierenden Schicht versehen, um die Spannungsgrenze des Einsatzes der selbständigen Entladung möglichst hoch werden zu lassen. Wenn ein Ion vom Zähierfeld erfaßt wird, so wird dieses derart beschleunigt, daß eine Trägerlawine entsteht, deren Strom an einem Meßinstrument einen Ausschlag hervorzurufen vermag. Die Kammer ermöglicht die Durchführung quantitativer Gasmessungen mit solchen Genauigkeit, daß schon das Vorhandensein eines einzigen lons des Gases angezeigt wird. Die Empfindlichkeit ist demnach weitaus höher als bei der spektroskopischen Untersuchung, die bisher als jampfindlichste Meßmethode galt. Die Entladungen werden durch einen Lautsprecher angezeigt, der an einen Verstärker 9 angeschlossen ist.
• Der Lautsprecher 8 könnte auch durch ein Zählwerk ersetzt werden. Im Stromkreis der Elektroden 3 und 4 liegen der hochohmig Widerstand 7 und die Hochspannungsbatterie 5.
• Der Stromkreis der Meßkammer ist durch den variablen Kondensator 10 mit dem Verstärkerg kapazitiv gekoppelt. Vor dieser soeben beschriebenen Meßkammer befindet sich nun die Vorrichtung, um den Gasstrom mit Ladungsträgevn zu versehen, bevor er in die Meß-oldier Untersuchungskammer gelangt.
• Diese Einrichtung kann etwa durch eine Gasentladungsanordnung gebildet sein. Gemäß Fig. I ist sie durch eine Elektronenentladungsanordnung mit der Anode 11 und der Glühkathode 12 gebildet, welch letztere durch einen HeiZtralNsformator I3 geheizt wird. Die Elektronen, weiche von der Glühkathode 12 emittiert werden, lagern sich an die Moleküle des zu untersuchenden Gases an, das durch die Öffnung 14 in die Einrichtung einströmt. Die Trägerbildung in dem zu untersuchenden Gas könnte beispielsweise auch durch Bestrahlung mit kurzwelligem Licht older Röntgenstrahlen verfolgen, auf thermischem Wege usw. Verwendet man kurzwelliges Licht, so wird der Gaszuführungskanal oder Unters uchungskammer mit einem für kurzwelliges Licht durchlässigen Eintrittsfenster versehen, durch das eine Quelle kurzwelligen Lichtes ihre Stralilen sendet.
• Gegebenenfalls kann durch Anordnung einer zusätzlichen Entionisierungseinrichtung in den Gasstrom vor der Beladungsvorrichtung erreicht werden, daß unerwünschte Ladungsträger einer bestimmen Größenordnung, beispielsweise durch feinsten Staub oder Feuchtigkeit entstandene Langevin- Ionen, abgefangen werden. Eine solche Anordnung zeigt Fig. 2. Das Wattefilter 15 soll hier den Gasstrom völlig von Ladungsträgern befreien.
• Sodann soll seine Aufladung in genau festlegbarer Weise durch die Einrichtung 1, 12, 13 erfolgen. Gegebenenfalls kann das Entionisierungsfilter auch zwischen Beladungs-und Meßvorrichtung eingeschaltet werden, dann nämlich, wenn es so beschaffen ist, daß nur Ionen bestimmter Größenklasse aus dem Gasstrom entfernt werden.
• Die Fig. 3 zeigt weniger schematisch eine Meßkammer, die aus einem zylindrischen Ilohlkörper aus Hartgummi mit den Öffnungen I, 2 besteht. In ihm befinden sich die Elektroden3, 4, von denen letztere an einem plattenförmigen Steg 16 aus lsoliermaterial befestigt ist.
• PATENATANSPRÜCHE : I. Verfahren zum Nachweis und zur Bestimmung von Fremdstoffen in Gasen durch Hindurchleiten des Gas stromes zwischen Elektroden und Messung des im Stromkreis der Elektroden infolge der im Gasstrom vorhandenen Elektrizitätsträger fließenden elektrischen Strolmles, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Beladung des Gasstromes, und zwar hauptsächlich diejenige der nachzuweisenden Bestandteile, volr der eigentlichen M'eßkamm er erfolgt und in an sich bekannter Weise an, die Elektroden eine so hohe Spannung angelegt wird, daß die Zählung der Elektrizitätsträger durch Stoßionisation, etwa wie bei einem Geigerschen Zählrohr oder Spitzenzähier, möglich ist.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine Gas-oder Elektronenentladungsanordnung als Einrichtung zur Bildung von Elektrizitätsrägern benutzt wird.

   3. Einrichtung zur D urchfühiiing des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein für kurzwelliges Licht durch lässiges Fenster im Gaszuführungskanal zur Untersuchungskammer angeordnet ist, durch weiches eine Quelle kurzwelligen Lichtes ihre Strahlen sendet.

   4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine Entionisierungseinrichtung vor der Beladungsvorrichtung angeordnet ist.

   5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein Kondensator als Entionisierungseinrichtung angeordnet ist.

   6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die eine der beiden Elektrolden der Meßkammer die Gestalt eines Zylinders hat und die andere, durch einen dünnen Draht gebildete Elektrode konzentrisch im Zylinderinnern angeordnet ist.

   7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die' Drahteiektrode iii an sich bekannter Weise mit einer halbisolierenden Schicht versehen ist.